《Linux核心設計與實現》讀書筆記(12)— 記憶體管理(2)

6.slab層

    為了便於資料的頻繁分配和回收，Linux核心提供了slab層（也就是所謂的slab分配器）。slab分配器扮演了通用資料結構緩衝層的角色。

    slab層把不同的對象劃分為所謂快取（cache）組，其中每個快取都存放不同類型的對象。這些快取又被劃分為slab，slab由一個或多個物理上連續的頁組成。一般情況下，slab也就僅僅由一頁組成。每個調整緩衝可以由多個slab組成。

    每個slab都包含一些對象成員，這裡的對象指的是被緩衝的資料結構。每個slab處於三種狀態之一：滿、部分滿或空。每個快取都是用 kmem_cache_s 結構來表示。這個結構包含三個鏈表 slabs_full，slabs_partial 和 slabs_empty，均存放在 kmem_lists 結構內。這些鏈表包含快取中的所有slab。slab描述符 struct slab 用來描述每個slab：

struct slab {    struct list_head list;         /* 滿、部分滿或空鏈表 */    unsigned long colouroff;  /* slab 著色的位移量   */    void *s_mem;                  /* 在 slab 中的第一個對象 */    unsigned int inuse;          /* 已指派的對象數        */    kmem_bufctl_t tree;         /* 第一個空間對象（如果有的話） */};

    一個新的快取是通過以下函數建立：

kmem_cache_t *kmem_cache_create(    const char *name,         /* 存放著快取的名字 */    size_t size,                    /* 快取中每個元素的大小 */    size_t align,                   /* 快取內第一個對象的位移，通常0可以滿足要求 */    unsigned long flags,      /* 控制快取的行為，可以為0，或者標誌組合 */    void (*ctor)( void *, kmem_cache_t *, unsigned long ),   /* 建構函式 */    void (*dtor)( void *, kmem_cache_t *, unsigned long )); /* 解構函式 */ 

    

    kmem_cache_create 在成功時會返回一個指向所建立快取的指標，否則，返回 NULL。這個函數不能在中斷上下文中調用，因為它可能會睡眠。

    要銷毀一個快取，則調用：

int kmem_cache_destroy( kmem_cache_t *cachep );

    調用該函數之前必須確儲存在以下兩個條件：

    1）快取中的所有slab都必須為空白。

    2）在調用 kmem_cache_destroy 期間不再訪問這個快取，調用者必須確保這種同步。

    該函數成功執行，返回0；否則，返回非0值。

    建立快取之後，就可以通過下列函數從中擷取對象：

void *kmem_cache_alloc( kmem_cache_t *cachep, int flags );

    該函數從給定的快取 cachep 中返回一個指向對象的指標，如果快取的所有 slab 中都沒有空間的對象，那麼 slab層必須通過 kmem_getpages 擷取新的頁，flags的值傳遞給 __get_free_pages。應該使用 GFP_KERNEL 或 GFP_ATOMIC。

    釋放一個對象，並把它返回給原先的slab，可以使用下面這個函數：

void kmem_cache_free( kmem_cache_t *cachep, void *objp);